一種手動沖壓線工作臺運動區域安全防護系統

文／陳昌廷，劉甦民，陳華，李志湖·江鈴汽車股份有限公司

手動沖壓線在工作臺切換運行時，工作臺與壓機之間沒有硬件聯鎖防護，存在人員進入受傷風險，安全評審為2 級高風險。傳統防護為劃紅線管理或加裝鐵圍欄防止人員進入，人為管控不僅制約了整線生產節拍，也存在很大的不確定因素。

手動沖壓線工作臺切換防護現狀

沖壓手動線都設有自動換模功能，在實際自動換模（壓機立柱內外工作臺）切換過程中，工作臺運動區域沒有聯鎖保護硬件設備，存在人員進入受傷的風險，特別是壓機內部區域，工作臺夾緊器有夾傷員工腳部的風險，如圖1 所示。傳統的安全管理理念是采用“限入紅線管理”，即在工作臺運動區域外劃上紅線區域，并禁止工作人員在工作臺運行時進入該區域。風險評估為2 級高風險，生產只能使用手動換模。采用手動換模，需設置專人監控換模設備狀態，嚴重影響整線生產效率。另一方面，手動線大多數采用的是單臺換模，人為管控存在很多不確定因素。

圖1 沖壓手動線工作臺示意圖

更高的質量、更大的產能以及更低的成本需求讓汽車制造行業感受到前所未有的壓力，全身心投入提升整線生產效率，提升生產效益成為沖壓生產線的最終目的。安全自動化生產成為沖壓生產的大勢所趨，排除安全生產隱患，為員工創造一個良好安全的生產環境是企業第一責任。因此急需一種高效的，全方位的安全防護系統，以增加自動換模安全穩定性。

一種手動沖壓線工作臺運動區域安全防護系統

為解決上述問題，本文提供如下一種沖壓手動線工作臺的安全防護系統。

下面結合圖2 和圖3，對具體實施方式進行說明：防護系統包括設置在沖壓機立柱1 位置的安全光柵5、設置在左工作臺3 左端和右工作臺4 右端的光幕掃描儀7、設置在沖壓機兩端沿工作臺運動方向的智能道閘6，單側智能道閘之間的距離為剛好滿足工作臺運動通過，所述智能道閘的長度滿足工作臺在最大停止位置時，超出工作臺尾部距離。所述的安全光柵5 分別設置在沖壓機的四個立柱位置。所述安全光柵5 和光幕掃描儀7 均連接至安全繼電器。所述的安全光柵5、智能道閘6 和光幕掃描儀7 均通過沖壓機PLC 系統控制。所述安全光柵5 為對射光柵，其安裝位置從底部直立長度為1500mm。智能道閘6 與壓機柵欄門控制聯鎖，滿足壓機柵欄門上升前，道閘落下；工作臺開出到位，道閘抬起。

圖2 一種手動沖壓線工作臺運動區域安全防護系統示意圖

圖3 沖壓手動線工作臺在最大停止位置時示意圖

立柱兩端增加的安全光柵以及光幕掃描儀均連接至安全繼電器運行模式：無重啟聯鎖，使用外部設備監控(EDM)。如果保護區域未占用以及安全繼電器的靜止位置正確，則啟用系統。輸出端OSSD1 和OSSD2 帶電，安全繼電器接通。防護區域中斷時輸出端OSSD1 和OSSD2 斷開安全繼電器模塊。實際操作中，將安全光柵、智能道閘和光幕掃描儀均連接沖壓機PLC 控制系統，并編輯控制程序加入到壓機工作臺控制和柵欄門等控制條件中。工作臺開動時，工業智能道閘落下，開動工作臺光幕掃描儀繼電器輸出安全信號，掃描發出脈沖，脈沖轉化為測量值反饋給安全繼電器和壓機控制PLC。

具體設置方法：

⑴根據壓機立柱最大間距選用合適安全光柵（發射與接收器光幕范圍超過立柱最大距離）。

⑵根據現場工作臺運動區域，確定光幕掃描儀安裝位置，光幕掃描儀位置從工作臺底面開始往上覆蓋。

⑶根據現場工作臺尺寸、工作臺開出與立柱間距選用合適智能道閘和掃描光幕（道閘高度和長度依據現場工作臺尺寸確定）。

⑷將立柱兩端增加的安全光柵以及工作臺光幕掃描儀各連接至安全繼電器。

⑸將安全光柵、智能道閘和光幕掃描儀控制程序加入到壓機工作臺控制和柵欄門等控制條件中。

對西門子人機界面進行組態和（離線/在線）模擬調試的方法以及對變量、畫面、報警、數據記錄、以太網通信的組態方法。增加觸摸屏程序，實現報錯顯示（報錯需確認后手動復位），確保員工及設備安全。

如圖2 所示，本結構設計包括壓機立柱安全光柵5、智能道閘6、光幕掃描儀7 等元件，通過安全繼電器將以上設備的信號與壓機PLC 模塊進行信息交換、控制。構成的安全防護區域為：壓機內立柱之間的區域A、智能道閘之間的區域B 和光幕掃描儀前方的報警區域C。工作臺開動時，安全區域A、C 內有人員或其他障礙物出現，工作臺立刻停止。壓機柵欄門上升（工作臺開動）前，安全區域B 智能道閘自動落下；工作臺開出到位，安全區域B 工業智能道閘自動抬起；通過硬件設備防護，實現對整線工作臺運動區域（包括工作臺夾角）的安全防護。

采用上述防護系統后，安全評審為4 級低風險，手動生產線恢復自動換模功能，單次換模平均節約時間4 分鐘，既保證了生產線換模安全穩定性，也為整線提升生產效率做出了杰出貢獻。

結束語

本文針對手動沖壓線工作臺的運動區域設計了一套完整的安全防護系統，充分考慮到手動沖壓線的各種風險，通過硬件設備防護，實現對整線工作臺運動區域（包括工作臺夾角）的安全防護。采用該防護系統，手動線可實現自動換模且符合安全規定，換模不需要專人監管，也提升了生產效率。另外，該防護系統具有強度高、穩定性好等優點，非常適合解決手動線工作臺運動區域安全防護問題。